2019高考物理 考前復(fù)習(xí)利器之靜電場和電路：3 直流電路 部分電路歐姆定律學(xué)案.doc

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部分電路歐姆定律 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 　 1.理解產(chǎn)生電流的條件． 　　2.理解電流的概念和定義式，并能進(jìn)行有關(guān)計算． 　　3.了解直流電和恒定電流的概念． 　　4.知道公式，但不要求用此公式進(jìn)行計算． 　　5.熟練掌握歐姆定律及其表達(dá)式，明確歐姆定律的適用范圍，能用歐姆定律解決有關(guān)電路問題． 　　6.知道導(dǎo)體的伏安特性，知道什么是線性元件和非線性元件． 　　7.知道電阻的定義及定義式 【要點梳理】 要點一、電流 自由電荷——物體內(nèi)部可自由運動的電荷 自由電子——金屬內(nèi)部可自由運動的電子 電流——電荷的定向流動 在導(dǎo)體的兩端加上電壓，導(dǎo)體中才有電流，那么，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓有什么關(guān)系呢？下面我們通過實驗來探究這個問題。 實驗電路： 分壓電路：可以提供從零開始連續(xù)變化的電壓。 數(shù)據(jù)記錄 作圖像分析這些數(shù)據(jù) 要點二、電阻 1．定義：導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體的電流大小之比叫導(dǎo)體的電阻． 2．定義式：. 3．單位：歐姆，常用的還有，且有. 4．物理意義：反映導(dǎo)體對電流阻礙作用的大?。? 5．注意　電阻的定義式提供了一種量度電阻大小的方法，但導(dǎo)體對電流的這種阻礙作用是由導(dǎo)體本身性質(zhì)決定的，與所加的電壓和通過的電流無關(guān)，絕不能由而誤認(rèn)為“與成正比，與成反比”． 要點三、歐姆定律 1．內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比．這就是歐姆定律． 2．表達(dá)式：. 3．適用條件：金屬導(dǎo)電和電解液導(dǎo)電． 要點詮釋：①歐姆定律公式中的必須對應(yīng)同一導(dǎo)體或同一段純電阻電路(不含電源、電動機、電解槽等電器的電路)．②歐姆定律不適用于氣體導(dǎo)電． 4．對于歐姆定律的表達(dá)為，可以通過數(shù)學(xué)變換寫成和，從數(shù)學(xué)上講，這三個式子只是用于求不同的物理量，沒有什么本質(zhì)上的差別．但從物理角度講，這三個式子有著不同的物理意義，要在學(xué)習(xí)的過程中注意加深理解和學(xué)會不同情況下正確使用它們． 是定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，表示通過導(dǎo)體的電流與電壓成正比，與電阻成反比，常用于計算一段電路加上一定電壓時產(chǎn)生的電流，適用條件是金屬或電解液導(dǎo)電(純電阻電路)． 是電阻的定義式，比值表示一段導(dǎo)體對電流的阻礙作用，常利用的值表示一段電路的等效電阻．這種表達(dá)不僅對于線性元件適用，對于其他任何的一種導(dǎo)體都是適用的，對給定的導(dǎo)體，它的電阻是一定的，和導(dǎo)體兩端是否加電壓，導(dǎo)體中是否有電流無關(guān)．因此，不能說電阻與電壓成正比，與電流成反比． 是電勢降落的計算式，用來表示電流經(jīng)過一電阻時的電勢降落，常用于進(jìn)行電路分析時，計算沿電流方向上的電勢降落，是歐姆定律的變形，所以適用條件與歐姆定律的適用條件相同． 要點四、導(dǎo)體的伏安特性曲線 1．定義． 建立平面直角坐標(biāo)系，用縱軸表示電流，用橫軸表示電壓，畫出的導(dǎo)體的圖線叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線． 2．線性元件． 伏安特性是通過坐標(biāo)原點的直線，表示電流與電壓成正比，如圖所示，其斜率等于電阻的倒數(shù)，即.所以曲線的斜率越大，表示電阻越?。? 要點詮釋：①當(dāng)導(dǎo)體的伏安特性為過原點的直線時，即電流與電壓成正比例的線性關(guān)系，具有這種伏安特性的元件稱為線性元件，直線的斜率表示電阻的倒數(shù)，所以斜率越大，電阻越小，斜率越小，表示電阻越大．②歐姆定律適用于純電阻，或由若干純電阻構(gòu)成的一段電路．從能量轉(zhuǎn)化的角度看，電流通過時，電能只轉(zhuǎn)化成內(nèi)能的用電器或電路，是純電阻電路．某些電阻在電流增大時，由于溫度升高而使電阻變化，這種情況下作出的伏安特性曲線不是直線，但對某一狀態(tài)，歐姆定律仍然適用． 3．非線性元件． 伏安特性曲線不是直線的，即電流與電壓不成正比的電學(xué)元件，如下圖，是二極管的伏安特性曲線．二極管具有單向?qū)щ娦裕诱螂妷簳r，二極管電阻較小，通過二極管的電流較大；加反向電壓時，二極管的電阻較大，通過二極管的電流很?。? 二極管由半導(dǎo)體材料制成，其電阻率隨溫度的升高而減小，故其伏安特性曲線不是直線． 要點詮釋：①由圖看出隨電壓的增大，圖線的斜率在增大，表示其電阻隨電壓的升高而減小，即二極管的伏安特性曲線不是直線，這種元件稱為非線性元件．②氣體導(dǎo)電的伏安特性曲線是非線性的．氣體導(dǎo)電和二極管導(dǎo)電，歐姆定律都不適用． 要點五、實驗：描繪小燈泡的伏安特性曲線 1．實驗?zāi)康模? (1)掌握伏安法測電阻的電路設(shè)計(關(guān)鍵是內(nèi)、外接法的特點)． (2)理解小燈泡的伏安特性曲線為什么不是過原點的一條直線． 2．實驗原理． 由于電流增大，小燈泡的功率也增大，溫度升高，由電阻定律可知，溫度升高，電燈絲材料的電阻率增大，因此電燈絲的電阻增大，所以燈絲電阻并不是一個定值，電流與電壓成正比在此并不適用．由于電流越大，燈絲電阻越大，它的伏安特性曲線(圖線)并不是一條直線，其圖線應(yīng)大至如上圖所示，在該曲線上，任意一點與原點連線的斜率表示該點(在此電壓電流下)的電阻的倒數(shù)，斜率越小，電阻越大． 3．實驗器材． 或的小燈泡，學(xué)生電源(或個電池組)，的滑動變阻器，的電壓表，的電流表，開關(guān)一個、導(dǎo)線若干． 4．實驗步驟． (1)選取適合的儀器按如圖所示的電路連接好． (2)將滑動變阻器滑到A端后，閉合開關(guān)． (3)使滑動變阻器的值由小到大逐漸改變．在燈泡額定電壓范圍內(nèi)讀取數(shù)組不同的電壓值和電流值，并制表記錄． (4)斷開開關(guān)，拆下導(dǎo)線，將儀器恢復(fù)原狀． (5)以為縱軸，為橫軸，畫出曲線并進(jìn)行分析． 5．注意選項． (1)本實驗中，因被測小燈泡電阻較小，因此實驗電路必須采用電流表外接． (2)因本實驗要作圖線，要求測出一組包括零在內(nèi)的電壓、電流值，因此變阻器采用分壓接法． (3)開關(guān)閉合前變阻器滑片移到所分電壓為零處． (4)在坐標(biāo)紙上建立一個直角坐標(biāo)系，縱軸表示電流，橫軸表示電壓，兩坐標(biāo)軸選取的標(biāo)度要合理，使得根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標(biāo)紙；要用平滑曲線將各數(shù)據(jù)點連接起來. 【典型例題】 類型一、對導(dǎo)體電阻和歐姆定律的理解 例1．下列說法正確的是(　　) A．由知道，一段導(dǎo)體的電阻跟它兩端的電壓成正比，跟通過它的電流成反比 B．比值反映了導(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì)，即電阻 C．導(dǎo)體電流越大，電阻越小 D．由知道，通過一段導(dǎo)體的電流跟加在它兩端的電壓成正比 【答案】BD 【解析】導(dǎo)體的電阻取決于導(dǎo)體自身，與無關(guān)，故A、C錯誤；比值反映了導(dǎo)體對電流的阻礙作用，定義為電阻，所以B正確；由知通過導(dǎo)體的電流跟加在它兩端的電壓成正比，D正確． 【總結(jié)升華】歐姆定律的原形式是，而公式應(yīng)該理解成電阻的比值定義式，比值定義的魅力就在于被定義的物理量與比值中的那兩個物理量無關(guān).但告訴了我們一種測量導(dǎo)體電阻的方法，即伏安法. 舉一反三: 【變式1】如圖所示對應(yīng)的兩個導(dǎo)體： 　　　　 （1）電阻關(guān)系∶為_____________； （2）若兩個導(dǎo)體中的電流強度相等（不為零）時，電壓之比∶=___________； （3）若兩個導(dǎo)體兩端的電壓相等（不為零）時，電流強度之比∶=___________． 【答案】∶；∶；∶． 【解析】（1）由圖可知，；. 所以：∶=∶． 　　　（2）若兩個導(dǎo)體中的電流強度相等，則為兩個導(dǎo)體串聯(lián)，電壓之比與電阻成正比：∶=∶=∶． （3）若兩個導(dǎo)體兩端的電壓相等，則為兩個導(dǎo)體串聯(lián)，電流強度之比與電阻成反比比：∶=∶=∶． 【變式2】關(guān)于歐姆定律的適用條件，下列說法正確的是(　　) A．歐姆定律是在金屬導(dǎo)體導(dǎo)電的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的，對于其他導(dǎo)體不適用 B．歐姆定律也適用于電解液導(dǎo)電 C．歐姆定律對于氣體導(dǎo)電也適用 D．歐姆定律適用于一切導(dǎo)體 【答案】B 例2．某電阻兩端電壓為，在內(nèi)通過電阻橫截面的電量為，此電阻為多大？內(nèi)有多少個電子通過它的橫截面？ 【答案】 【解析】由題意知， 電阻中的電流 據(jù)歐姆定律 得 故此電阻為，內(nèi)有個電子通過它的橫截面。 舉一反三: 【變式】某燈泡兩端的電壓為時,其電流為,當(dāng)電壓為時,其電流為,那么電壓為時,則(　　) A．其電流一定為 B．其電流一定大于而小于 C．其電流一定大于而小于 D．以上說法均不對 【答案】B 【解析】分析易知,電壓為時，燈絲電阻 ， 所以當(dāng)電壓為時，其電流 類型二、歐姆定律的應(yīng)用 例3．若加在某導(dǎo)體兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼臅r，導(dǎo)體中的電流減小了．如果所加電壓變?yōu)樵瓉淼谋?，則導(dǎo)體中的電流多大？ 【思路點撥】電阻一定，導(dǎo)體中的電流隨導(dǎo)體兩端的電壓變化而變化，可根據(jù)歐姆定律的公式求解，也可根據(jù)圖象，找出關(guān)系求解． 【答案】 【解析】對歐姆定律理解的角度不同，求解的方法也不相同.本題可以有三種解法： 解答一： 依題意和歐姆定律得： 所以 又因為 所以 解答二： 由 得 又 所以 解答三： 畫出導(dǎo)體的圖像，如圖所示，設(shè)原來導(dǎo)體兩端的電壓為時，導(dǎo)體中的電流強度為. 當(dāng)時， 當(dāng)時，電流為 由圖知 所以 【總結(jié)升華】（1）用I—U圖像結(jié)合比例式解題，顯得更直觀、簡捷。物理意義更鮮明。 （2）導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體自身的一種屬性，與U、I無關(guān)，因而， 用此式討論問題更簡單明了。 舉一反三: 【變式1】如圖所示，在、兩端加一恒定不變的電壓，電阻為，若將短路，中的電流增大到原來的倍，則為( ) 　　　　 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】設(shè)短路前、兩端的電壓分別為、，由題得，,.在串聯(lián)電路中電壓分配與電阻成正比，即 , 所以：. 【變式2】一段導(dǎo)體兩端的電壓是4V時導(dǎo)體中的電流是1A如果將電壓減少2V則電流為(　　) A．2A B．0.25A C．3A D．0.5A 【答案】D 【解析】由得 當(dāng)時，. 類型三、實驗：描繪小燈泡的伏安特性曲線 例4．為探究小燈泡的伏安特性，連好圖示的電路后閉合開關(guān)，通過移動變阻器的滑片，使小燈泡中的電流由零開始逐漸增大，直到小燈泡正常發(fā)光。由電流表和電壓表得到的多組讀數(shù)描繪出的圖象應(yīng)是( ) 【答案】C 【解析】燈絲電阻隨電壓的增大而增大，圖像的斜率應(yīng)越來越大。C正確。 舉一反三: 【變式】小燈泡通電后其電流隨所加電壓變化的圖線如圖所示，為圖線上一點，為圖線過點的切線，為軸的垂線，為 軸的垂線。則下列說法中正確的是( ) A．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻減小 B．對應(yīng)點，小燈泡的電阻為 C．對應(yīng)點，小燈泡的電阻為 D．對應(yīng)點，小燈泡的電阻為 【答案】C 例5．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中,可供選擇的實驗儀器如下： 某同學(xué)測量小電珠U-I關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)如表所示： （1）在上述器材中，電壓表應(yīng)選 ；電流表應(yīng)選 ；滑動變阻器應(yīng)選 ． （2）該實驗應(yīng)選用的實驗電路圖是圖1中的 ． （3）根據(jù)表格中的實驗數(shù)據(jù)在圖2方格紙內(nèi)畫出小電珠U-I曲線．分析曲線可知小電珠的電阻值隨I變大而 （選填“變大”、“變小”或“不變”）； 【答案】（1）V1，A1，R1，（2）A（3）如圖，變大 【解析】（1）燈泡的額定電壓為3V，所以電壓表的量程選擇V1；額定電流是0.3A，所以電流表的量程選擇A1， 燈泡電壓能從零開始變化，滑動變阻器采用分壓式接法，使用選擇電阻值比較小的滑動變阻器R1， （2）燈泡電壓能從零開始變化，滑動變阻器采用分壓式接法，燈泡正常工作時的電阻，遠(yuǎn)小于電壓表的內(nèi)阻，屬于小電阻，電流表采用外接．故選：A． （3）根據(jù)表中實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點，然后作出U-I圖象，小燈泡的U-I圖象如圖所示． 根據(jù)歐姆定律知圖線上的點與原點O連線的斜率表示電阻R，顯然R隨電流的增大而變大． 舉一反三: 【變式】表格中所列數(shù)據(jù)是測量小燈泡關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)： （1）分析上表內(nèi)實驗數(shù)據(jù)可知，應(yīng)選用的實驗電路圖_______（填“甲”或“乙”）； （2）在方格紙內(nèi)畫出小燈泡的曲線，分析曲線可知小燈泡的電阻隨變大而 （填“變大”、“變小”或“不變”）； （3）如圖丙所示，用一個定值電阻和兩個上述小燈泡組成串并聯(lián)電路，連接到內(nèi)阻不計，電動勢為的電源上。已知流過電阻的電流是流過燈泡電流的兩倍，則流過燈泡的電流約 為 。 【答案】甲 變大 【解析】（1）測量小燈泡關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)可知，電壓要從開始，即必須用分壓器接法，故選用甲圖電路。 （2）關(guān)系圖線的斜率越來越大，故小燈泡的電阻隨變大而變大。 （3）流過電阻的電流是流過燈泡電流的兩倍,則流過燈泡的電流是流過燈泡電流的倍， ， 且 ， 用試探法求流過燈泡的電流， 當(dāng) , ， 則 , ，， 當(dāng) , ， 則 , ，， 所以流過燈泡的電流約為。